Устройство для приема информации Советский патент 1981 года по МПК G08C19/28 

Изобретение относится к телеизмерению и может быть использовано для восстановления процессов по сжатым данным на приемном конце телеметрической системы. Известно устройство восстановления исходной информации по сжатым данным содержсццее генератор ортогональных функций, аналоговые умножители, сопротивления и суммирукиций операционный усилитель 1. Недостатком, известного устройства является невысокая точность воспроизведения контролируемого парс1метра за счет того, что система функций Уолша получаемых с генератора, даже при вы соких порядках нормированной частоты следования должна сохранять ортогональность. Наиболее близким решением по технической сущности является устройство, содержащее генератор функций Уол ша, блок умножения функций Уолша на заданные коэффициенты разложения и на входной сигнал, сопротивления, блок памяти, блок управления, элементы И, ключи и аналоговый сумматор 2 Недостатками, известного устройства являются сложность в изготовлении и необходимость пересчета значений сопротивлений для новых коэффициентов разложения Фурье-Уолща, а также невысокая точность воспроизведения исходной информации. Целью изобретения является повышение точности восстановления -иеходной информации с использованием обратного преобразования Хаара без генерирования ортогональных базисных функций. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для приема информации, содержащее блок памяти, блок управления, элементы И, ключи и аналоговый сумматор, введены первый и второй регистры, элементы НЕ, элемент ИЛИ и счетчик, первый вход которого подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с первым входом блока памяти, второй вход которого подключен к входу -устройства, выход блока памяти через ключи соединен с входами аналогового сумматора, третий выход блока управления подключен к управляющему входу аналогового сумматора, к второму входу счетчика и к первым входам регистров, вторые входы которых соединены с четвертым и пятым выходами блока управления, выходы счетчика подключены к третьему входу блока памяти, четвертый, вход которого соединен с первы1йи выходами второго регистра, второй выход которого через первый элемент НЕ Подключен к первому входу первого элемента И и непосредственно к первым входам остальных элементов И, второй выход второго регистра через второй элемент НЕ соединен с вторым входом второго элемента И и непосредственно - с вторыми входами перг вого, третьего и четвертого элементов И, выходы первого, второго и третьего элементов И подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого непосредственно и через третий элемент НЕ соединен с управляющими вхо-дами. ключей, первый выход первого регистра подключен к второму входу пятого элемента И и к третьему входу первого элемента И, второй выход пер вого регистра соединен с третьими входами второго и четвертого элементов И, третий выход первого регистра подключен к третьему входу третьего элемента И.. На чертеже представлена ,блок-сх,ема предлагаемого устройстваi Устройство содержит блок 1 управления, Олок 2 памяти, счетчик 3, чет вертый И 4 пятый И 5 элементы, первый регистр 6, второй регистр 7, пер вый и второй элементы НЕ 8 и 9, первый второй и третий элементы .И 10, 11 и 12, элемент ИЛИ 13, третий элемент НЕ 14, первый 15 и второй 16 ключи, аналоговый сумматор 17. Обратное преобразование Хаара основывается на равенстве P.(x)-2a....UV (i) 1/-И где а к - коэффициенты Хаара; Хц(х) - функции Хаара. Пусть коэф фициенты а , ау. ,,ау заданы, Предположим п 2°, то тогда равен ство (1) можно записать 1,(х),.2Дсу,:Х„(У); (i) При вычислении Рп(х) при канадом X достаточно а Еоддп элементарных операций, т. е. при п, равным например восьми, число элементарных операций будет стремиться к трем Вместо коэффициентов а -удобнее храндть числа t)-,,,; 2. Oyj,: orfla равенство (.2) можно записать , Wo2M- . JifliV mjf Для калвдого фиксированного х в вы ражении (3) найдется не более ч&л Шр {при п 8, mj, 3) отличных от нуля, слагаемых, так как среди отрезков , на которых существуют .функции Хаара с 1 g j , только один содержит точку х. Пусть это будет отрезок (X), огда 2М-4 ,J(x)egV,(X) и равенство (1) запишется г. f О P,{)c,,..Cx)58nx.(x) 2сли в двоичной системе счисления 5 - О, , 2 ... .,,, то ,и P,U)-a,.2(-(.(4),....ce) При m 1 правую часть выражения (5) надо полагать равной нулю. Используя выражение (4), можно довольно просто вычислять Р(х) на устройствах, использующих двоичную систему. Так как аргумент х задается своим двоичным представлением , f , ... то при m легко выделить цифры у|&2.« w-«« Для этого необходимы только простейшие логические операцил. По значениям m и j можно сформировать адрес ячейки, содеуржеиций Ь Vn. Если следующая цифра в двоичной записи Числа х равна нулю, то Ь „ прибавляется к накапливаемой сумме, а если следующая цифра равна 1, то ) вычитаете я . .bmj-v,, А.-.. « оНачав с 2 а. , получим Z(, Рд (х) . Устройство работает следующим образом. . Например, пусть, т 3 и восстановление исходной функции необходимо в дух точках: х -- и х., |,i. Такты работы устройства задаются блоком 1. В регистр 6 заносится двоичное значение х 0,000 и управляющий сигнал с второго выхода блока 1 считывает из блока 2, где хранятся коэффициенты , коэффициент а.. Элементы И 4,5 заблокированы сигналами с .выхода старших разрядов регистра 6. Три элемента И 10-12 заблокированы с выходов регистра 7, так как in 0,000. Отрицательные сигналы с выходов этих элементов поступают на выходы элемента ИЛИ 13. Низкий сигнал с выхода этого элемента, проинвертированный элементом НЕ 14, поступает на управляющий -вход ключа 16 и разрешает прохождение коэффициента. а на прямой вход сумматора 17. Ключ 5 не сработает, так как на его управ ляющем входе будет отрицательный потенциал. Сумматор 17 должен быть накапливающего типа. В регистр 7 добав ляется единица и его содержимое становится равным 001. Элементы И 4 и 5 остаются заблокированы, так как в ре гистре б находится значение х 0,00 С выходов элементов И 4 и 5 информация в счетчик 3 не поступает и пЬсле добавления в него единицы содержимое его станет равным 001, Информация с выхода счётчика 3, соответствующая индексу , поступает на вход блока 2 на первыя вход которого поступает значение кода т, равное 001. По значению поступившей информации из блока 2 выбирается коэффициен Ь„. Элементы И 10 и 11 будут заблоки рованы нулевыми потенциалами с выхо.дов стариих разрядов регистра .6 (старший разряд находится слева), а элемент И 12 будет заблокирован низким потенциалом второго разряда регистра 7 (первый разряд находится справа). С выхода элемента ИЛИ 13 снимается низкий потенциал и через элемент НЕ 11 открывает ключ 16, поз воляя тем самым прохождение коэффициента Ь на прямой вход сумматора 1 Потом блок 1 добавляет в регистр 7 единицу и его. содержимое становится равным 01Q (т 2). Нетрудно проследить по схеме, что из блока 2 выберется коэффициент ) и поступит на прямой вход сумматора 17. В регистр 7 опять добавится единица и его со- держимое будет равно 011 (т 3). Из блока 2 выберется коэффициент Ь, элемент И 12 сработает, так как на ее первом и втором входах будут положительные потенцигшы с первого и второго разрядов регистра 7, а на третьем входе элемента И 12 будет вы сокий потенциал с выхода первого раз ряда регистра 6. Элементы И 10 и 12 останутся заблокированными. Высокий потенциал с выхода элемен та ИЛИ 10 откроет ключ 15 и коэффици ент bj поступит на инверсный вход аналогового сумматора. Ключ 16 останется закрытым, так как на его управляющем входе будет низкий потенциал. На этом цикл работы устройства за канчивается и в сумматоре 17 находится значение Py,( . Знаки суммируемых коэффициентов соот ветствуют знакам , вычисленных анали тически на основании определения фун ций Хаара.. . Далее, блок 1 с третьего выхода устанавливает в нуль сумматор 17, ре гистры 6 и 7. Счетчик 3 устанавливается дополнительно в нуль после каждого изменения содержимого регистра 7. В регистр 6 заносится новое значение числа х. D пример 101(х На прямой вход сумматора 17 поступает значение коэффициента а. Регистр 7 увеличивается на единицу и его содержимое становится равным 001 (), элементы И 4 и 5 останутся заблоки- рованы, в счетчик 3 информация не поступит и после добавления единицы из блока 1 содержимое его станет равным 001 () . Из блоке 2 выберется коэффициент Ь,. Элемент И 10 сработает и коэффициент by, поступит на инверсный вход сумматора 17. Выбор остальных коэффициентов и значение их знаков нетрудно проследить по схеме аналогично. Таким образом, устройство позволяет более точно восстанавливать исходную информацию по сжатым данным без генерирования базисных ортогональных функций Хаара. По сравнению с прототипом устройство освобождает от необходимости пересчета значений сопротивлений для новых коэффициентов разложения Фурье, что делает устройство более гибким в эксплуатации. Формула изобретения Устройство для приема информации,содержащее блок памяти, блок управления, элементы И, ключи и аналоговый сумматор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены первый и второй регистры, элементы НЕ, элемент ИЛИ и счетчик, первый вход которого подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с первым входом блока памяти, второй вход которого подключен к входу устройства, выход блока памяти через ключи соединен с входами аналогового Сумматора, третий выход блбка управления подключен к управляющему входу ансшогового сумматора, к второму входу счетчика и к первым входам регистров, вторые входы которых соединены с четвертым и пятым йыходами блока управления, выходы счетчика подключены к третьему входу блока памяти, четвертый вход которого соединен с первыми выходами второго регистра, второй выход которого через первый элемент НЕ подключен к первому входу первого элемента И и непосредственно к первым входам остальных элементов И, .второй выход второго регистра через второй эле-, мент НЕ соединен с вторым входом второго элемента И и непосредственно - с вторы1«1И входами первого, третьего и четвертого элементов И, выходы первого, второго и третьего элементов И подключены к входам.элемента ИЛИ, выход которого непосредственно и черег) третий элемент НЕ соединен с управлг1Ю1цими входами ключей, первый иыход первого регистра подключен к второму входу пятого элемента И и к третьему входу первого элемента И, второй выход первого регистра соединен с третьими входами второго и четвертого элементов И, третий выход первого регистра подключен к третьему входу третьего элемента И.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1,Бесветтер Анализ и синтез сигналов с помощью функций Уолша, - Зарубежная радиоэлектроника, 1972, № 5, с. 23.

2.Капицкий Я.И. Цапенко М.П. Цифро-аналоговые функциональные преобразователи, основанные на разложении Фурье-Уолша, Автометрия, 1972, 4,

с. 97-104 (прототип).